Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft eine Verbundplatte gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Stand der Technik
[0002] Plattenförmige Elemente aus faserverstärkten Kunststoffen, beispielsweise aus glasfaserverstärkten Kunststoffen, sind bereits in grosser Anzahl und Vielfalt bekannt. Für die Wahl des Kunststoffmaterials werden die verschiedensten Kriterien angewandt, zu denen namentlich die mechanischen und thermischen Anforderungen an das Bauteil, aber auch Kostenüberlegungen gehören. Sehr häufig eingesetzt werden beispielsweise Epoxidharze, Polyesterharze und Melaminharze. Ein Nachteil solcher Harze liegt jedoch in deren geringen Chemikalienbeständigkeit.
[0003] Zwar gibt es zahlreiche Kunststoffe mit hervorragender Chemikalienbeständigkeit, aber aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften wie auch aus Kostengründen können diese nur beschränkt für die Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen verwendet werden.
[0004] Für die Aufbewahrung und den Transport aggressiver Medien ist es bekannt, Behälter und Rohre mit einer Innenschicht aus einem chemikalienbeständigen Kunststoff, insbesondere aus einem Fluorkunststoff auszukleiden. Beispielsweise ist in der DE-OS 1 936 118 ein solcher Behälter beschrieben, der einen mechanisch oder chemisch aufgerauten Fluorkunststoff-Körper mit einem darum herum angeordneten Mantel aus glasfaserverstärktem Epoxid- oder Polyesterharz aufweist. Die DE-PS 10 203 123 C1 beschreibt ein Verbundrohr mit einer Innenschicht aus einem Polytetrafluoroethylen (PTFE) und einer Deckschicht aus faserverstärktem Kunststoff, die über eine Zwischenlage kraft- und formschlüssig miteinander verbunden sind.
[0005] Für die Anwendung in korrosiven Umgebungen sind chemikalienbeständige Auskleidungslaminate bekannt, die eine Schicht aus einem Fluorkunststoff mit einem einseitig eingebetteten Haftvermittler in Form eines Gestricks oder Gewebes umfassen. Der Haftvermittler ist dazu vorgesehen, um das Laminat an die auszukleidende Struktur anzubringen. Allerdings sind die für solche Auskleidungslaminate verwendeten Fluorkunststoffe insbesondere im erwärmten Zustand ziemlich biegsam, sodass sie während der Verarbeitung - z.B. beim Zusammenschweissen einzelner Abschnitte - mechanisch unterstützt werden müssen. Auch ist deren Biegesteifigkeit selbst bei Raumtemperatur vergleichsweise gering, sodass sie sich nicht direkt als strukturelle Elemente verwenden lassen.
Darstellung der Erfindung
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, eine biegesteife chemikalienresistente Verbundplatte bereitzustellen und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.
[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie durch das Herstellungsverfahren gemäss Anspruch 7.
[0008] Die erfindungsgemässe Verbundplatte umfasst eine zwischen zwei Deckschichten angeordnete biegesteife Kernschicht sowie eine die beiden Deckschichten verbindende Umrandung. Dadurch, dass eine jede Deckschicht eine Aussenschicht aus einem Fluorkunststoff sowie eine innenseitig daran angeordnete Haftungsschicht umfasst, die mit der angrenzenden Kernschicht formschlüssig zusammenwirkt, werden die chemikalienbeständigen Deckschichten mit der mechanischen Stabilität der dazwischen liegenden Kernschicht ausgestattet. Dadurch, dass die Umrandung aus demselben Fluorkunststoff wie die Deckschichten gebildet und mit diesen zu einem umlaufenden mediumdichten Abschluss verschweisst ist, wird die gesamte Verbundplatte zu einer chemikalienbeständigen Einheit.
[0009] Die erfindungsgemässen Verbundplatten lassen sich insbesondere als Deckel oder als Seitenwände für Nasschemieanlagen (sogenannte "wet benches"), als Auskleidungen für Windturbinengehäuse (sogenannte "nacelles") sowie in der Halbleiterindustrie als Waferhalter-Platten verwenden.
[0010] Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundplatte angegeben, wobei man:
einen der ersten Deckschicht entsprechenden Zuschnitt eines Laminats, das eine Fluorkunststoffschicht mit einseitig darin eingebetteter Haftungsschicht umfasst, mit nach oben weisender Haftungsschicht in die untere Formhälfte eines Presswerkzeugs einlegt,
darauf einen entsprechenden Zuschnitt eines thermoplastischen Kernschichtmaterials auflegt, wobei der Zuschnitt auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes des Kernschichtmaterials vorgeheizt wurde;
darauf einen der zweiten Deckschicht entsprechenden Zuschnitt des Laminats mit nach unten weisender Haftungsschicht auflegt,
das Werkzeug mit seiner oberen Formhälfte schliesst,
das Werkzeug mit einem vorgegebenen Pressdruck während einer vorgegebenen Haltezeit zusammenpresst, wodurch ein Verbundplattenrohling gebildet wird,
das Werkzeug noch während der Haltezeit abkühlt und danach den Verbundplattenrohling daraus entnimmt;
den gesamten Umfang des Verbundplattenrohlings mit passenden Abschnitten des Fluorkunststoffs bestückt und durch Verschweissen der Abschnitte mit den Deckschichten sowie untereinander den umlaufenden mediumdichten Abschluss bildet.
[0011] Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
[0012] Die mit den beiden Deckschichten verschweisste zu einem umlaufenden Abschluss verschweisste Umrandung kann an sich auf verschiedene Arten geformt sein. Beispielsweise kann sie aus rechteckigen Streifen des Fluorkunststoffs gebildet werden, deren Breite im Wesentlichen dem Abstand zwischen den beiden Deckschichten entspricht. Zur Bildung des umlaufenden Abschlusses muss dann entlang der Kanten der Verbundplatte geschweisst werden. Vorteilhafterweise ist jedoch die Umrandung aus einem U-Profil gebildet, dessen innerer Schenkelabstand im Wesentlichen dem Abstand zwischen den Aussenseiten der beiden Deckschichten entspricht. Demnach können die Umrandungsteile über die Ränder der Deckschichten geschoben werden und an den Schenkelspitzen des U-Profils, d.h. in einem gewissen Abstand von den Kanten der Verbundplatte verschweisst werden.
Dadurch wird das Herstellungsverfahren vereinfacht und die Anfälligkeit der Verbundplatte auf Kantenverletzungen vermindert.
[0013] Grundsätzlich kommen als Material für die Deckschichten verschiedene Fluorkunststoffe in Frage. Vorteilhafterweise ist der Fluorkunststoff ein Perfluorethylenpropylen-Copolymer.
[0014] Die an der Innenseite der Deckschichten befindliche Haftungsschicht ist dazu vorgesehen, mit der angrenzenden Kernschicht formschlüssig zusammenzuwirken, um eine Verankerung der Deckschicht an der Kernschicht herbeizuführen. Zu diesem Zweck ist die Haftungsschicht vorteilhafterweise ein in der Aussenschicht der Deckschicht teilweise eingebettetes und teilweise vorstehendes Gestrick oder Gewebe, dessen teilweise vorstehenden Teile mit entsprechenden Vertiefungen der Kernschicht zusammenwirken.
[0015] Grundsätzlich kann die Kernschicht aus verschiedenen Materialien bestehen. Bevorzugt ist sie aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet, der sich unter anderem durch ein vorteilhaftes Verhältnis der mechanischen Eigenschaften im Verhältnis zum Gewicht auszeichnet. Prinzipiell kommen als Matrix für den faserverstärkten Kunststoff verschiedene Polymere wie Epoxidharze oder Polyesterharze in Frage, und als Verstärkungsfasern können Glasfasern, Kohlefasern oder auch synthetische Fasern verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kernschicht ein glasmattenverstärkter Thermoplast (auch als "GMT" bezeichnet), beispielsweise glasmattenverstärktes Polypropylen. Bei einer weiteren Ausgestaltung ist die Kernschicht ein kohlefasermattenverstärkter Thermoplast, insbesondere kohlefasermattenverstärktes Polypropylen oder Polyetheretherketon (PEEK).
[0016] Beim Verpressen unter erhöhter Temperatur dringen die Vorsprünge der Haftungsschicht in das aufgeweichte Kernmaterial ein und bilden passende Vertiefungen.
[0017] Dementsprechend wird gemäss einem bevorzugten Herstellungsverfahren eine Kernschicht aus glasmattenverstärktem Polypropylen eingesetzt, wobei der Zuschnitt auf 180 bis 220[deg.]C vorgeheizt wird und das Verpressen 2 bis 60 min lang erfolgt.
[0018] Es versteht sich, dass die einzelnen Schichten entsprechend der vorgesehenen Verwendung dimensioniert werden können. Beispielsweise kann je nach Biegebelastung eine mehr oder weniger dicke Kernschicht vorgesehen werden. Falls zweckmässig, kann auch eine mehrlagige Kernschicht verwendet werden.
[0019] Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, für die Kernschicht statt einer Thermoplastmatrix eine Duroplastmatrix zu verwenden. Allerdings muss in einem solchen Fall ein abgewandeltes Herstellungsverfahren herangezogen werden, bei dem die formschlüssige Verbindung zwischen der Haftungsschicht und der Kernschicht nicht durch thermisches Eindrücken erzeugt wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Haftungsschicht mit Vorsprüngen, die ein regelmässiges Muster bilden, vorgesehen werden; die Kernschicht ist dann mit einem entsprechenden Muster an Vertiefungen auszustatten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0020] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>einen Ausschnitt einer Verbundplatte, in vertikaler Schnittdarstellung;
<tb>Fig. 2<sep>einen Randbereich einer in Herstellung befindlichen Verbundplatte, vor dem Zusammenpressen der Deckschichten auf die Kernschicht, in vertikaler Schnittdarstellung;
<tb>Fig. 3<sep>den Randbereich der Verbundplatte von Fig. 2nach Fertigstellung, in vertikaler Schnittdarstellung; und
<tb>Fig. 4<sep>einen Eckbereich der fertiggestellten Verbundplatte von Fig. 3, in Draufsicht.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0021] Die in den Figuren gezeigte Verbundplatte umfasst eine biegesteife Kernschicht 2, die zwischen zwei Deckschichten 4 und 4a angeordnet ist. Jede dieser Deckschichten 4 bzw. 4a weist eine Aussenschicht 6 bzw. 6a aus einem Fluorkunststoff sowie eine einseitig daran angeordnete Haftungsschicht 8 bzw. 8a auf. Dabei ist jede der Deckschichten so ausgerichtet, dass ihre Haftungsschicht der zwischen den Deckschichten angeordneten Kernschicht zugewandt ist.
[0022] Die Kernschicht 2 ist beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet, insbesondere aus glasmattenverstärktem Polypropylen. Die Aussenschicht einer jeden Deckschicht ist beispielsweise aus einem Perfluorethylenpropylen-Copolymer (auch als FEP bezeichnet) gebildet, in welches die Haftungsschicht beispielsweise in Form eines Gestricks oder Gewebes aus Glasfasern, Kohlefasern oder synthetischen Fasern eingebettet ist. Wie insbesondere in den Fig. 2und 3- dort allerdings nur schematisch - dargestellt, umfasst die Haftungsschicht eine Vielzahl von kleinen Vorsprüngen, die aus dem Fluorkunststoffbett der Deckschicht herausragen. Diese Vorsprünge greifen in entsprechende Vertiefungen der angrenzenden Kernschicht ein und bilden dadurch eine formschlüssige Verbindung zwischen der Deckschicht und der Kernschicht.
Dadurch wird insbesondere ein Verrutschen der Schichten in der Ebene der Verbundplatte vermieden.
[0023] Ausserdem weist die Verbundplatte eine Umrandung 10 auf, die aus demselben Fluorkunststoff wie die Deckschichten gebildet ist. Die Umrandung 10 ist mit den beiden Deckschichten 4 und 4a durch entsprechende Schweissnähte zu einem umlaufenden mediumdichten Abschluss verschweisst. Wie insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, kann die Umrandung 10 aus U-förmigen Profilteilen 12, 12a etc. erstellt werden, die über die Ränder der Verbundplatte geschoben werden. Im gezeigten Beispiel weisen die Profilteile 12 bzw. 12a um 45[deg.] angeschrägte Endkanten 14 bzw. 14a auf.
Zur Bildung des mediumdichten Abschlusses werden entsprechende Schweissnähte 16 bzw. 16a zwischen den Profilteilen 12 bzw. 12a und der oberen Deckschicht 2, eine Schweissnaht 18 zwischen den beiden angeschrägten Endkanten 14 und 14a sowie eine Ecknaht 20 zwischen den geraden Endkanten 22 und 22a der beiden Profilteile angebracht. Es versteht sich, dass entsprechende Schweissnähte auch an den übrigen, in der Fig. 4 nicht ersichtlichen Verbindungszonen der Verbundplatte anzubringen sind. Im Ergebnis sollen die Schweissnähte einen umlaufenden mediumdichten Abschluss der Verbundplatte bilden.
[0024] Zur Herstellung der Verbundplatte werden zunächst zwei Zuschnitte eines Laminats, das eine Fluorkunststoffschicht mit einseitig darin eingebetteter Haftungsschicht umfasst, bereitgestellt. Beispielsweise kann hierfür ein glasgestrickkaschiertes FEP-Auskleidungslaminat zugeschnitten werden. Danach wird der erste Zuschnitt des Laminats mit nach oben weisender Haftungsschicht in die untere Formhälfte eines Werkzeugs eingelegt. Anschliessend wird ein entsprechender Zuschnitt des Kernschichtmaterials, beispielsweise eines glasmatten-verstärkten Thermoplasten aufgelegt, der zuerst auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes der Thermoplastmatrix vorgeheizt wurde, aufgelegt. Schliesslich wird der zweite Zuschnitt des Laminats mit nach unten weisender Haftungsschicht auf die Kernschicht gelegt und das Werkzeug mit seiner oberen Formhälfte geschlossen.
[0025] In der Folge wird das Werkzeug in einer Heizpresse unter Bildung eines Verbundplatten-Rohlings zusammengepresst. Der Pressdruck wird während einer vorgegeben Haltzeit aufrechterhalten. In dieser Zeit wird das Werkzeug abgekühlt, so dass die Thermoplastmatrix erstarren kann. Danach wird der Rohling aus dem Presswerkzeug entnommen. Schliesslich wird wie bereits weiter oben erläutert der gesamte Umfang des Rohlings mit passenden Abschnitten des Fluorkunststoffs bestückt und durch Verschweissen der Abschnitte mit den Deckschichten sowie untereinander der umlaufende mediumdichte Abschluss gebildet.
[0026] Das oben geschilderte Verfahren setzt voraus, dass die Erweichungstemperatur des Kernschichtmaterials niedriger sein muss als die maximal zulässige Verarbeitungstemperatur des für die Deckschichten verwendeten Fluorkunststofflaminats. Ohnehin ist eine übermässige Erwärmung der Deckschichten beim Pressvorgang zu vermeiden.
Beispiele
[0027] Nachfolgend wird die Herstellung von Verbundplatten mit einer 9.6 mm dicken Kernschicht und verschiedenen Abmessungen (s. unten) beschrieben:
[0028] Für die Kernschicht wurden jeweils zwei entsprechende Zuschnitte eines glasmatten verstärkten Polypropylenmaterials (GMT B 110 F 30, erhältlich von Quadrant Plastic Composites AG, Lenzburg, Schweiz) mit einer Dicke von 4.8 mm bereitgestellt. Diese Zuschnitte wurden in einem Infrarot-Durchlaufofen innerhalb von ca. 4 min auf 220[deg.]C vorgewärmt.
[0029] Für die Deckschichten wurden entsprechende Zuschnitte eines glasgestrickkaschierten FEP-Auskleidungslaminats (FEP GGS 60 bzw. FEP GGS 90 mit einer Schichtdicke von ca. 1.55 bzw. 2.3 mm, erhältlich von Quadrant EPP AG, Lenzburg, Schweiz). Diese Zuschnitte wurden nicht vorgewärmt.
[0030] Generell wurde das Presswerkzeug auf ca. 80[deg.]C vorgeheizt. Dann wurde der erste FEP-Zuschnitt mit der Haftschicht nach oben in das Werkzeug eingelegt, dann nacheinander die beiden vorgewärmten GMT-Zuschnitte darauf gelegt und schliesslich der zweite FEP-Zuschnitt mit der Haftschicht nach unten auf den oberen GMT-Zuschnitt gelegt. Anschliessend wurde der Pressdruck aufgebaut. In der Folge wurde das Presswerkzeug mit den darin enthaltenen Zuschnitten abkalten gelassen, wobei der Pressdruck gehalten wurde. Typischerweise wird nach ca. 60 min eine Temperatur von 30[deg.]C erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Pressdruck aufgehoben und der entstandene Verbundplattenrohling entnommen.
[0031] Abmessungen der hergestellten Verbundplatten (Länge * Breite) und verwendete Pressdrucke:
(a) 30 * 30 cm<2>, 400-Tonnen-Presse, Pressdruck = 444 kp/cm<2>
<(b) 100 * 100 cm<2>, 1'500-Tonnen-Presse, Pressdruck = 150 kp/cm<2>
<(c) 90 * 90 cm<2>, Plattenpresse, Pressdruck = 2 kp/cm<2>.
[0032] Zur Bildung der Umrandung werden U-förmige Profilteile aus FEP mit einer Dicke von z.B.1.5 mm, einer Schenkellänge von z.B. 10 mm und einem inneren Schenkelabstand von z.B. 8 mm (entsprechend der Gesamtdicke der Verbundplatte) über die Ränder des Verbundplattenrohlings geschoben. Der Zuschnitt der Profilteile und deren Verschweissung mit den Deckschichten erfolgt wie weiter oben erläutert.
Technical area
The invention relates to a composite panel according to the preamble of claim 1 and a method for their preparation.
State of the art
Plate-shaped elements made of fiber-reinforced plastics, such as glass fiber reinforced plastics, are already known in large numbers and variety. For the choice of plastic material, the most diverse criteria are applied, which include not only the mechanical and thermal requirements of the component, but also cost considerations. Very often used are, for example, epoxy resins, polyester resins and melamine resins. However, a disadvantage of such resins lies in their low chemical resistance.
Although there are many plastics with excellent chemical resistance, but due to their mechanical properties as well as cost reasons, these can only be used to a limited extent for the production of fiber-reinforced plastic components.
For the storage and transport of aggressive media, it is known to line containers and pipes with an inner layer of a chemical-resistant plastic, in particular of a fluoroplastic. For example, DE-OS 1 936 118 describes such a container which has a mechanically or chemically roughened fluoroplastic body with a jacket of glass fiber reinforced epoxy or polyester resin arranged around it. DE-PS 10 203 123 C1 describes a composite pipe with an inner layer of a polytetrafluoroethylene (PTFE) and a cover layer of fiber-reinforced plastic, which are non-positively and positively connected to each other via an intermediate layer.
Chemical-resistant lining laminates are known for use in corrosive environments, comprising a layer of a fluoroplastic with a one-sided embedded adhesion promoter in the form of a knitted fabric. The primer is intended to attach the laminate to the structure to be lined. However, the fluoroplastics used for such liner laminates are quite pliable, especially in the heated state, so that during processing - e.g. when welding together individual sections - must be mechanically supported. Also, their bending stiffness is comparatively low even at room temperature, so they can not be used directly as structural elements.
Presentation of the invention
The object of the invention is to provide a rigid chemical resistant composite panel and to provide a method for their preparation.
The object is achieved by the characterizing features of claim 1 and by the manufacturing method according to claim 7.
The composite panel according to the invention comprises a rigid core layer arranged between two cover layers and a border which connects the two cover layers. By virtue of the fact that each cover layer comprises an outer layer of a fluoroplastic and an adhesion layer arranged on the inside thereof, which interacts with the adjoining core layer in a form-fitting manner, the chemical-resistant cover layers are provided with the mechanical stability of the core layer located therebetween. By virtue of the fact that the border is formed from the same fluoroplastic as the cover layers and welded to a peripheral medium-tight seal, the entire composite panel becomes a chemical-resistant unit.
The inventive composite panels can be used in particular as a cover or as side walls for wet chemical systems (so-called "wet benches"), as linings for wind turbine housing (so-called "nacelles") and in the semiconductor industry as wafer holder plates.
According to a second aspect of the invention, a method for producing a composite panel is given, wherein:
a blank corresponding to the first cover layer of a laminate, which comprises a fluoroplastic layer with an adhesion layer embedded on one side, with the adhesive layer facing up, into the lower half of the mold of a press tool,
thereupon laying a corresponding blank of a thermoplastic core layer material, wherein the blank has been preheated to a temperature above the softening point of the core layer material;
thereupon superimposes a cut of the laminate corresponding to the second cover layer with the adhesive layer pointing downwards,
the tool closes with its upper mold half,
compressing the tool with a predetermined pressing pressure during a predetermined holding time, thereby forming a composite blank plate;
the tool cools during the holding time and then removes the composite slab blank therefrom;
the entire circumference of the composite slab blank fitted with matching sections of the fluoroplastic and by welding the sections with the cover layers and each other forms the circulating medium-tight closure.
Preferred embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
The welded to the two cover layers welded to a peripheral end border can be shaped in itself in various ways. For example, it may be formed from rectangular strips of fluoroplastic whose width substantially corresponds to the distance between the two cover layers. To form the circumferential termination, it must then be welded along the edges of the composite panel. Advantageously, however, the border is formed from a U-profile whose inner leg distance substantially corresponds to the distance between the outer sides of the two outer layers. Thus, the skirt portions may be slid over the edges of the cover layers and at the leg tips of the U-profile, i. be welded at a certain distance from the edges of the composite panel.
This simplifies the manufacturing process and reduces the susceptibility of the composite panel to edge damage.
In principle, come as a material for the outer layers of various fluoroplastics in question. Advantageously, the fluoroplastic is a perfluoroethylene-propylene copolymer.
The adhesion layer located on the inside of the cover layers is intended to interact positively with the adjacent core layer in order to bring about an anchoring of the cover layer to the core layer. For this purpose, the adhesion layer is advantageously a partially embedded and partially projecting fabric or fabric in the outer layer of the cover layer, the partially protruding parts of which interact with corresponding depressions of the core layer.
In principle, the core layer may consist of different materials. Preferably, it is formed from a fiber-reinforced plastic, which is characterized among other things by an advantageous ratio of the mechanical properties in relation to the weight. In principle, as the matrix for the fiber-reinforced plastic, various polymers such as epoxy resins or polyester resins in question, and as reinforcing fibers, glass fibers, carbon fibers or synthetic fibers may be used. In a preferred embodiment, the core layer is a glass mat reinforced thermoplastic (also referred to as "GMT"), for example, glass mat reinforced polypropylene. In a further embodiment, the core layer is a carbon fiber mat reinforced thermoplastic, in particular carbon fiber reinforced polypropylene or polyetheretherketone (PEEK).
When pressing under elevated temperature penetrate the projections of the adhesive layer in the softened core material and form matching wells.
Accordingly, according to a preferred manufacturing method, a core layer of glass mat reinforced polypropylene is used, wherein the blank is preheated to 180 to 220 ° C and the compression takes place for 2 to 60 minutes.
It is understood that the individual layers can be dimensioned according to the intended use. For example, depending on the bending load, a more or less thick core layer can be provided. If appropriate, a multi-layer core layer can also be used.
In principle, however, it is also conceivable to use a thermoset matrix instead of a thermoplastic matrix for the core layer. However, in such a case, a modified manufacturing method must be used, in which the positive connection between the adhesion layer and the core layer is not produced by thermal impressions. For this purpose, for example, an adhesion layer having protrusions forming a regular pattern may be provided; the core layer is then to be provided with a corresponding pattern of depressions.
Brief description of the drawings
Embodiments of the invention are described below with reference to the drawings, in which:
<Tb> FIG. 1 <sep> a section of a composite panel, in vertical sectional view;
<Tb> FIG. 2 <sep> an edge region of a composite panel being produced, prior to the compression of the cover layers on the core layer, in a vertical sectional view;
<Tb> FIG. 3 <sep> the edge region of the composite panel of Figure 2 after completion, in vertical sectional view; and
<Tb> FIG. 4 shows a corner region of the finished composite panel of FIG. 3, in plan view.
Ways to carry out the invention
The composite panel shown in the figures comprises a rigid core layer 2, which is arranged between two cover layers 4 and 4a. Each of these cover layers 4 and 4a has an outer layer 6 or 6a of a fluoroplastic and an adhesion layer 8 or 8a arranged on one side thereof. In this case, each of the cover layers is oriented such that its adhesive layer faces the core layer arranged between the cover layers.
The core layer 2 is formed for example of a fiber-reinforced plastic, in particular made of glass mat reinforced polypropylene. The outer layer of each cover layer is formed for example from a perfluoroethylene propylene copolymer (also referred to as FEP), in which the adhesion layer is embedded, for example in the form of a knitted fabric or fabric of glass fibers, carbon fibers or synthetic fibers. As shown particularly in FIGS. 2 and 3 there, however, only schematically - shown, the adhesion layer comprises a plurality of small projections, which protrude from the fluoroplastic bed of the cover layer. These projections engage in corresponding recesses of the adjacent core layer and thereby form a positive connection between the cover layer and the core layer.
As a result, in particular slippage of the layers in the plane of the composite plate is avoided.
In addition, the composite plate has a border 10, which is formed from the same fluoroplastic as the cover layers. The border 10 is welded to the two cover layers 4 and 4a by appropriate welds to a circumferential medium-tight termination. As can be seen in particular from FIGS. 3 and 4, the border 10 can be made of U-shaped profile parts 12, 12a, etc., which are pushed over the edges of the composite plate. In the example shown, the profile parts 12 and 12a by 45 [deg.] Beveled end edges 14 and 14a.
To form the medium-tight closure corresponding welds 16 and 16a between the profile parts 12 and 12a and the upper cover layer 2, a weld 18 between the two beveled end edges 14 and 14a and a corner seam 20 between the straight end edges 22 and 22a of the two profile parts appropriate. It is understood that corresponding welds are also to be attached to the other, not visible in FIG. 4 connection zones of the composite panel. As a result, the welds should form a circumferential medium-tight completion of the composite panel.
To produce the composite panel, first two blanks of a laminate comprising a fluoroplastic layer having an adhesion layer embedded on one side therein are provided. For example, for this purpose, a glass-knit laminated FEP lining laminate can be cut. Thereafter, the first blank of the laminate is placed with the adhesive layer facing up in the lower mold half of a tool. Subsequently, a corresponding blank of the core layer material, for example a glass mat-reinforced thermoplastic is placed, which was first preheated to a temperature above the softening point of the thermoplastic matrix, placed. Finally, the second blank of the laminate is placed on the core layer with the adhesive layer facing down and the tool is closed with its upper half of the mold.
As a result, the tool is compressed in a hot press to form a composite slab blank. The pressure is maintained for a predetermined hold time. During this time, the tool is cooled so that the thermoplastic matrix can solidify. Thereafter, the blank is removed from the pressing tool. Finally, as already explained above, the entire circumference of the blank is fitted with suitable sections of the fluoroplastic and formed by welding the sections with the cover layers as well as with each other around the surrounding medium-tight closure.
The above-described method assumes that the softening temperature of the core layer material must be lower than the maximum allowable processing temperature of the fluoroplastic laminate used for the cover layers. In any case, an excessive heating of the outer layers during the pressing process is to be avoided.
Examples
The production of composite panels with a 9.6 mm thick core layer and various dimensions (see below) is described below:
Two corresponding blanks of a glass mat reinforced polypropylene material (GMT B 110 F 30, available from Quadrant Plastic Composites AG, Lenzburg, Switzerland) with a thickness of 4.8 mm were respectively provided for the core layer. These blanks were preheated in an infrared continuous furnace to 220 ° C. within about 4 minutes.
For the outer layers were appropriate blanks of a glass-knitted FEP lining laminate (FEP GGS 60 or FEP GGS 90 with a layer thickness of about 1.55 or 2.3 mm, available from Quadrant EPP AG, Lenzburg, Switzerland). These blanks were not preheated.
In general, the pressing tool was preheated to about 80 ° C. Then the first FEP blank with the adhesive layer was placed up in the tool, then the two preheated GMT blanks were laid one after another, and finally the second FEP blank with the adhesive layer laid down on top of the GMT blank. Subsequently, the pressing pressure was built up. As a result, the crimping tool with the blanks contained therein was allowed to cool, keeping the pressing pressure. Typically, a temperature of 30 [deg.] C is reached after about 60 minutes. At this time, the pressing pressure is released and removed the resulting composite slab blank.
Dimensions of the composite panels produced (length * width) and pressing pressures used:
(a) 30 * 30 cm <2>, 400 ton press, press pressure = 444 kp / cm <2>
<(b) 100 * 100 cm <2>, 1'500-ton press, pressing pressure = 150 kp / cm <2>
<(c) 90 * 90 cm <2>, platen press, pressing pressure = 2 kp / cm <2>.
To form the border, U-shaped profile parts made of FEP with a thickness of, for example, 1.5 mm, a leg length of e.g. 10 mm and an inner leg distance of e.g. 8 mm (corresponding to the total thickness of the composite panel) over the edges of the composite panel blank. The cutting of the profile parts and their welding with the outer layers is carried out as explained above.